Respuesta Inmunitaria - Facultad de Medicina

2007
Respuesta
Inmunitaria
Brandan, Nora
Profesora Titular. Cátedra de Bioquímica. Facultad de Medicina. UNNE.
Aquino Esperanza, José
Ayudante Alumno por Concurso. Cátedra de Bioquímica. Facultad de
Medicina. UNNE.
Codutti, Alexis
Ayudante Alumno por Concurso. Cátedra de Bioquímica. Facultad de
Medicina. UNNE.
Cátedra de Bioquímica
Facultad de Medicina - UNNE
Respuesta Inmunitaria
Introducción
En este trabajo haremos algunas veces de guías de un viaje a través del complejo sistema
inmunológico. Un viaje destinado a brindar una mayor comprensión a algunos de los
mecanismos más interesantes de nuestro sistema de defensa.
El propósito de este, es dar el puntapié inicial al interés del lector, haciendo un breve y
sistemático resumen de la respuesta inmunitaria. Buscando despertar su curiosidad para con la
inmunología.
Nuestro viaje comienza con la descripción de los componentes de la inmunidad innata y
adaptativa, y ofrecer una exposición detallada de sus mecanismos efectores.
La siguiente parada consiste en analizar el importante rol de las citoquinas como un nexo entre
ambos tipo de inmunidad.
La última estación del viaje a través del sistema inmunológico, trata de realizar una descripción
anatomofuncional de la respuesta inmunitaria.
1.Inmunidad Innata
Se conoce a la respuesta inmunitaria innata como la primera línea de defensa del huésped frente
a los microorganismos. Este sistema lleva ese nombre debido a que sus mecanismos efectores
existen aun antes de que aparezca la noxa. Esta tipo de inmunidad debe su importancia a
básicamente tres funciones:
Es la respuesta inicial a los microorganismos, previene infecciones e incluso puede
eliminar completamente a cierto tipo de noxas.
Sus mecanismos efectores estimulan a la inmunidad adaptativa e influyen en el tipo de
respuesta.
La inmunidad adaptativa utiliza, además de sus mecanismos, a los de la inmunidad innata.
Componentes
Barreras epiteliales
Integridad
Péptidos antibióticos
Linfocitos intraepiteliales
Células efectoras
Neutrofilos
Monocitos/Macrofagos
Células NK
Proteínas efectoras
Complemento
Lectinas de unión a manosa
Proteína C reactiva
Factores de coagulación
Principales funciones
Prevención de la entrada de los microorganismos
Destrucción de microorganismos
Destrucción de microorganismos
Fagocitosis y destrucción de microorganismos en la
primera fase de la infección
Fagocitosis y destrucción de microorganismos en fases
tardías de la infección.
Secreción de citoquinas
Lisis de células infectadas y activación de macrófagos.
Destrucción y opsonización de microorganismos
Activación de leucocitos
Opsonización de microorganismos y activación del
complemento (vía de las lectinas)
Opsonización de microorganismos y activación del
complemento.
Aislamiento de los tejidos infectados.
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Para comprender estas fenomenos de la inmunidad innata dividiremos su estudio en: la
apreciación de sus componentes y sus principales funciones, para luego abordar a sus
mecanismos efectores.
Mecanismos efectores de la inmunidad innata
1. Barreras epiteliales
Las superficies epiteliales y su estado integro en conjunto forman una barrera física que separan
el medio del huésped. Existen tres importantes interfaces, que son: la piel, el epitelio respiratorio
y el epitelio digestivo.
Estos epitelios además de constituir una capa protectora, poseen otras características que lo hace
inmunológicamente importante, tales como: la síntesis de péptidos antibióticos, subpoblaciones
de linfocitos intraepiteliales y células dendríticas.
Péptidos antibióticos: La piel posee la capacidad de sintetizar y secretar proteínas con
capacidad antibiótica y antimicótica denominados “Defensinas”. Estos son péptido de 29-34
aminoácidos, que aumentan sus concentraciones presencia de IL1 y TNF (factor de necrosis
tumoral), ambos secretados por los macrófagos activos. El epitelio intestinal también produce una
proteína con potentes efectos antimicrobianos denominada “Criptocidinas”.
Linfocitos T intraepiteliales: Este tipo de células es una subespecie de linfocitos T y por lo
tanto debería ser considerado como parte de la inmunidad adaptativa. Pero, este linfocito T,
presenta una limitada diversidad de receptor antigénico, además las cadenas del TCR (receptor de
las células T) no son αβ (como el resto de los linfocitos T), si no γδ. Otra diferencia de gran
importancia es el hecho de que estos Linfocitos T intraepiteliales no reconocen al MHC
(complejo mayor de histocompatibilidad) si no a una proteína similar al MHC, denominada CD1.
Debido a estas notables desigualdades se considera al Linfocito T intraepitelial como parte de la
inmunidad Innata.
Una vez activado, el linfocito T intraepitelial, secreta una variada gama de citoquinas proinflamatorias como: IL1, TNF, Linfotaxinas e INFγ. (ver mas adelante sus funciones).
Además poseen una actividad citolítica mediada por “Perforinas” y “Fas-FasL”. Las Perforinas,
son péptidos que se unen a la membrana de la célula blanco, creando un poro en esta, lo que lleva
a la perdida de la homeostacia intracelular y la muerte de la célula en cuestión. A diferencia de lo
que ocurre con las Perforinas, que llevan a la muerte celular por lisis de la membrana, “Fas-FasL”
son proteínas de membrana que al interactuar una con otra, activan a una complejo enzimático
citolítico, denominado “Caspasas”, que inducen a la célula blanco la apoptosis.
Linfocitos B-1: Los linfocitos B-1, son células presentes en el epitelio de la cavidad
peritoneal y que también deberían ser considerados como integrantes de la inmunidad adaptativa,
pero su receptor antigénico, posee baja diversidad y su estructura es similar a la del receptor del
linfocito T intraepitelial. Debido a estas características se considera al linfocito B-1, como parte
de la inmunidad innata.
Las células B-1 secretan permanentemente IgM especifica para antígenos compartidos por una
amplia variedad de bacterias, tales como la “Fosforilcolina” y el “Lipopolisacarido o LPS”.
2. células efectoras
Neutrofilos o leucocitos polimorfonucleares: ºon las células blancas mas abundantes en la
sangre, correspondiendo entre un 50 y 60% del total de leucocitos.
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Respuesta Inmunitaria
Los Neutrofilos alcanzan el
sitio de la infección en pocas
horas y son los responsables
de la primer “oleada” de
células encargadas de la
respuesta del huésped. Si
estos no es “reclutado” en un
tiempo no mayor a 6 horas,
estos
experimentan
la
apoptosis. Los Neutrofilos
presentan en su interior
gránulos cuyo contenido es
rico en Lisozima, Colagenasa
y Elastasa.
Monocitos/Macrófagos:
Los monocitos son células
maduras precursoras de los
macrófagos, es decir, una vez
que el monocito es activado
este experimenta cambios
morfológicos que lo adaptan
para sus nueva funciones como
macrófagos.
Los macrófagos son células de
mayor tamaño y capacidad
fagocítica que los neutrofilos,
además poseen la capacidad de unirse a otros macrófagos y así originar las “células gigantes”, con
una capacidad fagocitica aun mayor. Los Macrófagos constituyen la segunda “oleada” de células
que acuden al sitio de la infección.
Existen, además de los monocitos y macrófagos circulantes, otros macrófagos que se encuentran
como células residentes de cada tejido, por ejemplo: en el hígado existen las células de Kupffer,
en el SNC encontramos a la micróglia y en los alvéolos pulmonares a los macrófagos alveolares.
Como el reconocimiento, fagocitosis y destrucción del microorganismo por parte de los
neutrofilos y los macrófago son similares, se explicara a continuación los mecanismos íntimos
que son aplicables a ambos tipo de células.
Reconocimiento:
Los macrofagos y neutrofilos, son capaces de reconocer a los microorganismos de distintas
maneras y cada una de estas de pende de receptores ubicado en las membranas de estos fagotitos.
Receptores de Manosa: estos receptores son capaces de reconocer a los residuos de
manosa, que son el residuo terminal de glucoproteinas y glucolipidos estructurales de las
membranas de ciertas bacterias.
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Reconocimiento (continuación):
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Receptores para opsonina: las opsoninas son partículas que recubren a los microorganismos y
facilitan su fagocitosis, estas partículas pueden ser: Ig, (la IgG es una de las mas importantes),
proteínas del complemento (el fragmento C3 es una potente opsonina), fibrinogeno, etc. Estas
partículas son reconocidas por sus receptores específicos ubicados en la membrana de los fagotitos.
Recptor tipo Toll: Son proteínas de la membrana capaces de reconocer a moléculas propias de
las bacterias, como el LPS (en bacterias Gram negativas) o el Peptidoglicano (en bacterias Gram
positivas). Estos receptores tienen la capacidad de heterodimerizarce unos con otros, de estas forma
uno confiere la especificidad del ligando y el otro la vía de señalización intracelular.
Receptores acoplados a proteína G: Estos receptores son proteínas de transmenbranas de siete
helices α, que son capaces de reconocer a pequeños péptidos bacterianos, así como también a ciertas
citoquinas y mediadores lipiditos (prostaglandina E, leucotrieno B4, etc.).
Receptores para citoquinas: uno de los más importantes es el receptor para INFγ, esta citoquina
es la más potente activadora de macrófagos y es producida por las células NK y los linfocitos T, en
respuesta a microorganismos.
Activación:
Las cascadas de señalización intracelular dependerá de cual haya sido el receptor estimulado, pero la
respuestas final son básicamente las mismas, la fagocitosis y la migración de las células al sitio de la
infección.
La fagocitosis tiene dos finalidades:
Incluir al agente extraño dentro de vesículas denominadas Fagosomas, que luego se unirán con
los lisosomas, formando de esta manera el Fagolisosoma. En el interior de este, se liberan sustancias
microbicidas, como el ROIs (intermediarios reactivos del oxigeno), NO (oxido nítrico), además el
fagolisosoma contiene enzimas líticas que colaboran en la destrucción de los microorganismos.
La otra importante función, consiste en tomar los péptidos antigénicos de los microorganismos
y separarlos, para luego poder procesarlos y unirlos a las moléculas del MHC II (complejo mayor de
histocompatibilidad tipo dos), y de estas manera los macrófagos pueden actuar como células
presentadoras de antígeno (APC). verse más adelante.
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Respuesta Inmunitaria
Células NK: Las células NK son un tipo
de linfocitos, que participan en la inmunidad
frente a virus y a microorganismos
intracelulares. La pregunta es: ¿Cómo puede
una célula NK reconocer a microorganismos
intracelulares?
Este tipo celular posee moléculas que reconocen
al MHC I (debe tenerse en cuenta que el MHC I
esta presente en todas las células del cuerpo), de
esta manera, si una célula expresa péptidos
antigénicos en su membrana unidos al
moléculas del MHC I, las células NK las
reconocerán y serán activadas. Otro mecanismo,
consiste en la activación de las NK, en caso de
que no encuentren las moléculas del MHC I en
la superficie de otra célula, este sistema es de
gran utilidad, ya que existen virus que inhiben la
síntesis de moléculas de MHC I.
Además de estos dos mecanismos, las células
NK, participan de un sistema conocido como
“Citotoxicidad mediada por anticuerpos”. Esto
consiste en la activación de las NK, frente a
partículas que se encuentren recubiertas con
anticuerpos, (en general son IgG), esto se lleva
adelante mediante un receptor que poseen las
NK, capaces de identificar la porción Fc de las
IgG.
Las funciones efectoras de las NK son, la destrucción de las células infectadas y la activación de
macrófagos.
Las funciones líticas de las NK, son llevadas a cabo mediante dos proteínas que se
encuentran en el interior de gránulos citoplasmáticos, denominadas, “Perforinas” y “Granzimas”.
Cuando las Células NK, son activadas liberan estos gránulos y de esta manera a las proteínas. Las
Perforinas, crean un poro en la membrana de la célula blanco, mientras que las Granzimas
ingresan por este poro e inducen la apoptosis.
Las NK, son capaces de responder a la IL-12, esta citoquina es producida por los
macrófagos. En repuesta a la IL-12, las células NK liberan INFγ, que como mencionamos con
anterioridad, es la mas potente activadora de macrófagos.
3. Proteínas efectoras:
Sistema del complemento: Este es un grupo de proteínas plasmáticas, cuyas principales
funciones son: La inflamación, Opsonización de microorganismos y lisis bacteriana.
El reconocimiento del microorganismo y la activación del sistema del complemento, se realiza a
través de tres posibles rutas: La vía clásica, capas de reconocer a los microorganismos recubiertos
de anticuerpos. La vía alterna, capas de reconocer a estructuras propias de las bacterias. Y la vía
de las lectinas, que puede reconocer a una proteína plasmática denominada: “Lectina de unión a
manosa”, que reconoce los residuos de manosa en las glucoproteinas y glucolipidos de la
membrana de la bacterias, a los cuales se adhiere y de esta manera puede ser reconocida por el
complemento.
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Respuesta Inmunitaria
Proteína C reactiva: La
proteína C reactiva, pertenece
a un grupo de proteínas
denominadas: “Proteínas de la
fase aguda”. Porque, sus
niveles plasmáticos aumentan
considerablemente durante los
estados infecciosos agudos.
Esta es una proteína capas de
unirse a los fosfolipidos de las
cápsulas bacterianas, actuando
como opsonina. Además posee
la capacidad de activar al
complemento por la vía
clásica.
Rol de la inmunidad innata en la defensa del organismo
El mecanismo que lleva adelante la inmunidad innata, es la inflamación. Este es un complejo
proceso en el cual existe, un aumento de la permeabilidad capilar y migración de los leucocitos
desde la sangre, hacia la zona afectada. Esto se logra a través de cambios estructurales en los
capilares sanguíneos, que permiten el paso de los leucocitos desde la sangre al tejido. Además, el
reclutamiento celular se lleva a cabo por las citoquinas, especialmente el TNF y las
quimioquinas, encargadas de activar y guiar a los fogositos hacia la zona afectada.
Durante las primeras fases de la inflamación, son los neutrofilos los que actúan, luego acuden los
macrófagos y finalmente los linfocitos.
El fin de la inflamación es localizar a la infección a un solo sitio, impidiendo que esta se
propague y afecte a otros tejidos, esto es posible mediante las proteínas de la coagulación que
“amurallan” a la zona afectada. Además proporcionan el lugar para que los leucocitos se
encuentren con los microorganismos, y puedan ejercer su función.
Durante la inflamación se liberan muchas otras citoquinas que estimulan a la inmunidad
adaptativa, para poder finalmente erradicar al patógeno, debido a que en ausencia de este
mecanismo de defensa, la inmunidad innata no puede controlar completamente a la infección.
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Respuesta Inmunitaria
2.Inmunidad adaptativa
La Inmunidad adaptativa o inmunidad especifica, es un mecanismo de defensa mucho mas
evolucionado, que es estimulada luego de la exposición a agentes infecciosos, y cuya capacidad e
intensidad defensiva aumenta después de cada exposición subsiguiente a un determinado
microorganismo.
Existen dos tipos de inmunidad adaptativa, la inmunidad celular y la inmunidad humoral. Ambas
actúan en conjunto, con el fin de eliminar a los microorganismos, pero se las divide de esta
manera para poder estudiarlas detalladamente.
Principales
caracteristicas de la
respuesta adaptativa:
Diversidad: Es lo
que permite al sistema
inmunitario responder a
una gran variedad de
antígenos extraños. Se
estima que el sistema
inmunitario
puede
distinguir entre 109 y 1011
determinantes antigénicos
diferentes.
Los
mecanismos moleculares
que producen esta amplia
diversidad son tratados
junto con los capítulos y
trabajos referidos a los
Linfocitos B.
Especificidad: Da a
lugar
a
que
cada
microorganismo genere
respuestas especificas en
su contra.
Memoria:
La
exposición del sistema
inmunitario a un agente
extraño mejora su capacidad para responder de nuevo a este, ante una reexposición. Es por esto
que las respuestas inmunitarias adaptativas, son más rápidas y más eficientes.
Especialización: Genera respuestas optimas para la defensa frente a los microorganismos.
Así, la inmunidad celular y la inmunidad humoral son estimuladas por diferentes
microorganismos.
Autolimitación: Permite al sistema inmunitario disminuir de intensidad frente a un
antígeno, a medida que esta va siendo eliminado. Devolviendo al sistema inmune a su estado
basal.
Ausencia de autoreactividad: Es una de las propiedades mas importantes del sistema
inmune, que brinda la capacidad de reconocer lo propio de lo extraño, y no reaccionar frente las
sustancias antigenicas propias. Esta propiedad es compartida con la inmunidad innata.
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Inmunidad celular
Respuesta Inmunitaria
La
inmunidad
celular
recibe este nombre debido
a que sus mediadores son
células, a diferencia de la
inmunidad humoral cuyos
mediadores son moléculas
(verse mas adelante). Las
células T o linfocitos T,
son
los
principales
efectores de la inmunidad
celular. Estos se encargan
básicamente de erradicar a
los
microorganismos
intracelulares.
Existen dos subpoblaciones
de linfocitos T, los T
colaboradores o helper
(CD4+) y los T citolíticos o
citotóxicos (CD8+). A su
ves los LTh (linfocitos T
helper), se subdividen en
TH1 y TH2.
Este tipo celular reconoce a los péptidos antigénicos de los microorganismos intracelulares,
cuando se expresan en la superficie de la célula huésped asociados a moléculas del MHC I o
MHC II, de acuerdo a quien sea el Linfocito T efector, CD4+ o CD8+ respectivamente.
En este trabajo se analizara de manera superficial los mecanismos de reconocimiento y
activación de las células T, dejando los mecanismos íntimos a los capítulos y trabajos sobre
Linfocitos T exclusivamente. Luego se analizaran los mecanismos efectores de la respuesta
celular y su interacción con los diferentes tipos celulares.
Reconocimiento del antígeno por los Linfocitos T
Para que la respuesta celular se lleve a cabo, los linfocitos T inactivos o “naive” deben madurar a
células efectoras. Ese paso se produce cuando las células T reconocen a los antígenos.
Los linfocitos T por si solos no son capaces de identificar a los antígenos extraños, necesitan
que estos les sean “presentados”. Para cumplir esta función de gran importancia el sistema
inmunológico consta de un grupo de células denominadas “Células presentadoras de antígenos”
o APC (Antigen-presenting cells), dentro de las cuales se incluyen a los: Macrófagos, Linfocitos
B, Células dendríticas y células de Langherans. Estas células comparten la particularidad de que
todas expresan en sus membranas moléculas del MHC II, a las cuales se les asocia el péptido
extraño, y de esta manera se los pueden “presentar” a las células T.
El reconocimiento de los antígenos por los Linfocitos T se hace en los órganos linfoides, en la
mayoría de los casos en los ganglios linfáticos. (Verse mas adelante) en estos sitios anatómicos
residen las células T naive, y es aquí donde se transforman en células efectoras que luego de la
expansión clonal y diferenciación, migran del ganglio linfático para entrar en la circulación y
dirigirse hacia el sitio de la infección.
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Respuesta Inmunitaria
Además de la presentación del péptido extraño asociado a la molécula del MHC I o MHC II, los
linfocitos T necesitan “coestimulación”. La coestimulación consiste en el reconocimiento de
ciertas proteínas asociadas a las moléculas del MHC denominadas justamente
“Coestimuladores”. Esta interacción genera una cascada de señalización intracelular, que lleva a
la expresión de ciertos genes codificadores de proteínas de membrana las cuales son receptores
para citoquinas. Este mecanismo prepara a los linfocitos T para recibir a su segunda
coestimulación, las citoquinas.
La citoquina más importante en la etapa de expansión clonal es la IL-2, esta es producida por los
linfocitos T helper, ya sea para estimular a los CD8+ o a si mismos.
Mecanismos efectores de la inmunidad celular
Linfocitos T Helper (TH1 y TH2). La principal función de las células T CD4+, es como su
nombre lo indica “colaborar” en la activación y actividad de otros tipos celulares mediante la
secreción de diversas citoquinas, que además participan en el desarrollo de cada subespecie.
Los linfocitos TH1 secretan principalmente INFγ, citoquina importante en la activación de
macrófagos. Esta citoquina también estimula la diferenciación de CD4+ naive, a Linfocitos TH1,
mientras que inhibe la diferenciación a TH2.
A su vez, los TH2, secretan en primer lugar IL-4, IL-5 e IL-13, cuya principal función es la
maduración y activación de mastocitos y eosinofilos, mientras que inhibe la activación de los
macrófago. Además estimula la diferenciación celular de los CD4+ naive, a Linfocitos TH2 e
inhiben la diferenciación hacia TH1.
Se puede apreciar que los efectos de las citoquinas secretadas por cada subespecie, antagoniza
las funciones de la otra, este sistema busca que la respuesta iniciada por un antígeno especifico
solo se desarrolle en el sentido mas apropiado para su eliminación.
La principal función de los TH1 Citoquinas producidas Subespecie T 1
Subespecie TH2
H
es participar en la defensa INFγ
+++
mediada por fagocitos, es decir,
IL-4, IL-5, IL-13
+++
frente a microorganismos que
IL-10
+
/
++
hayan podido ser fagocitados,
++
++
esto se logra a través de los IL-3, GM-CSF
siguientes eventos: Luego de haber llegado al sitio de la infección los TH1 actúan en conjunto
con los CD8+ estimulando la migración de los monocitos de la sangre hacia ellos, una vez
realizado esto, se lleva adelante la interacción entre macrófagos y TH1 en la cual ambos generan
estímulos para su expansión, el macrófago estimula al TH1 secretando IL-12 y este, en respuesta,
secreta INFγ para activarlo. El macrófago activado, mejora su capacidad fagocítica, aumenta la
secreción de citoquinas y la expresión de moléculas del MHC II junto con sus coestimuladores.
En tanto los TH2 son los responsables de la defensa frente a helmintos artrópodos y reacciones
alérgicas, debido a que sus citoquinas activan a esosinofilos y mastociots, a su vez, la IL-4, IL-5
e IL-13 también estimulan la producción de IgE por las células plasmáticas. Estas dos funciones
de aparente discordancia, son complementarias, ya que los esosinofilos y mastocitos reconocen a
los helmintos que se encuentren recubiertos por IgE.
Linfocitos T citolíticos: Este tipo celular recibe este nombre por su capacidad de lisar a las
células infectadas con microorganismos intracelulares, los cuales no pueden ser eliminados por
los fagocitos.
El primer paso es reconocer a las células infectadas. Los CD8+ reconocen a los péptidos
presentados por las moléculas de clase I del MHC, las cuales pueden ser expresadas por todos lo
tipos celulares nucleados. Una vez que el linfocito T citolítico interactúa con el MHC I y sus
coestimuladores, es activado y esto lleva a la exocitosis de sus gránulos.
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Respuesta Inmunitaria
Los gránulos de lo CD8+ contienen las proteínas Perforinas y Granzimas, cuyos mecanismos de
acción ya han sido expuestos. Los T citolíticos también expresan FasL, que interactúa con Fas en
la membrana de las células blanco e inducen la apoptosis.
Inmunidad humoral
La inmunidad humoral recibe este nombre, debido a que sus mediadores son los anticuerpos y
las proteínas del complemento.
Debido a que muchas de las funciones de la inmunidad humoral son mediadas por los
anticuerpos, consideramos conveniente hacer una breve reseña sobre las propiedades y la
estructura de estos.
Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig), son una familia de glucoproteinas producidas por los
linfocitos B en dos formas: unidos a membrana y de secreción, estos últimos son los que
actuan en la inmunidad humoral. Todas las Ig poseen una estructura basica similar, compuesta
por dos cadenas pesadas (H) idénticas unidas entre si por enlaces covalentes y dos cadenas
ligeras (L) unidas a las anteriores.
Tanto la cadena pesada como la de la ligera de las Ig se componen de regiones variables (V) Nterminal y regiones constantes (C) carboxi-terminal. Cada una de estas regiones V contiene tres
regiones de hipervariabilidad independientes, que se ensamblan espacialmente para formar el
sitio de unión al antígeno.
Los anticuerpos se clasifican en diferentes isotipos dependiendo de las diferencias de sus
regiones C de las cadenas pesadas, las distintas clases se denominan IgM, IgG, IgD, IgE e IgA.
La mayoría de las funciones efectoras de los anticuerpos secretados son llevadas a cabo por la
por las porciones Fc de las regiones C de las cadenas pesadas
Los anticuerpos de utilidad para la
defensa del huésped se encuentran en la
sangre, pero son producidos por los
linfocitos B o las células plasmáticas en
los ganglios linfáticos. Incluso algunos
anticuerpos pueden proceder de
antiguas células de memoria.
El sistema del complemento es otro de
los grandes efectores de la inmunidad
humoral, en este trabajo e mencionaran
las generalidades de sus mecanismos
efectores, dejando su estudio detallado a
los trabajos específicos sobre el tema.
Se ha hecho hincapié en la importancia
de los anticuerpos en la inmunidad
humoral y su origen en los linfocitos B.
por lo tanto consideramos conveniente
describir los mecanismos de activación
de una célula B primero y luego los
mecanismos
efectores
de
los
anticuerpos.
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Respuesta Inmunitaria
Activación de los Linfocitos B.
Aquí se hará una cita textual del trabajo “Linfocitos B”, de la “Cátedra de Bioquímica-UNNE”,
año 2003. Realizado por: Dra. Nora Brandan, Dr. Alberto Luponio, Dra. Ma. Fernanda Aguirre
Ojea y el ayudante alumno Aquino Esperanza Jose.
Mecanismo de activación por Ag T dependientes
Los Ag proteicos no pueden inducir por si solos la activación de los Linfocitos B, si no que
requieren la estimulación de los Linfocitos CD4+ (LTh).
Las células B especificas para el Ag, lo unen a su receptor, lo internalizan y lo procesan en
vesículas endosomicas. Estas proteínas endocitadas son degradadas por enzimas presentes
en los endosomas y lisosomas para generar pequeños péptido (10 a 30 AA) que podrán unirse
a las moléculas del MHCII. Estas son sintetizadas en el Retículo endoplasmico rugoso y luego
son transportadas al endosoma donde se unen a los péptido. Luego este complejo péptidoMHCII se expresa en la membrana y junto con estos se expresan otras proteínas llamadas
“coestimuladores”. Finalmente en la membrana de Linfocito B se encuentran
el péptido unido a
Fig. 5
la molécula del MHCII y sus coestimuladores, cuyo fin es poder “presentar” el Ag a los LTh.
(Fig. 5.) Por esta función a las células B se las incluye dentro del grupo de “células
presentadoras de Ag” (APC).
Los LTH presentan en su membrana receptores para el MHCII y ligándos para los
coestimuladores, que cuando interactúan con estos activan a los LTh. Una vez activados estos
secretan citoquinas para estimular la proliferación y diferenciación del Linfocito B. Las
citoquinas no son especificas para cada Ag, aunque hayan sido secretadas por la activación de
un LTh especifico.
Las citoquinas desempeñas dos funciones principales: 1) Estimulan la proliferación y
diferenciación de los Linfocitos B. 2) Determinan que tipo de Ig se producirá por la activación de
las células B.
Mecanismo de activación por Ag T independientes.
Si bien a la mayoría de los Ag a los que nos vemos sometidos son Ag proteicos, existe otro tipo
que pueden ser: polisacáridos, glucopeptidos y ácidos nucleicos. Estos Ag no son
internalizados, si no que ejercen su acción por señalizaciones intracelulares producidas por el
receptor del Linfocito B.
Generalmente la respuesta producida por este tipo de Ag, se compone de Ac de escasa
afinidad y un repertorio de células de memoria bajo.
La importancia practica de este tipo de reacción, es que muchos Ag de las paredes bacterianas
son polisacáridos y este es el mecanismo principal de la activación de los Linfocitos B en la
inmunidad frente a las infecciones bacterianas.
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Respuesta Inmunitaria
Mecanismos efectores de los anticuerpos
Neutralización de microorganismos y toxinas. Los anticuerpos inhiben la infectividad de
lo microorganismos y asi su capacidad de producir daños.
Muchos microorganismos poseen moléculas que interactúan con proteínas de superficie de la
célula huésped, y de esta manera pueden ingresar al citosol. Los anticuerpos pueden unirse a
estas estructuras bacterianas e impedir así su ingreso.
Algo similar ocurre con las toxinas que dañan a los tejidos. Estas deben actuar con un receptor
para ejercer su efecto, pero las inmunoglobulinas impiden esta interacción, dejándolas sin efecto.
Opsonización y fagocitosis mediada por anticuerpos. Los anticuerpos del tipo IgG, sobre
todo las subclases IgG1 e IgG3, son capaces de recubrir a los microorganismos y actuar como
opsoninas, ya que promueven la fagocitosis de estos.
Muchos de los fogocitos poseen receptores para los fragmentos Fc de los anticuerpos, de estos, el
más importante es el receptor Fcγ (Subtipo FcγRI), capas de reconocer a la porción Fc de las
IgG. Este receptor tiene mayor afinidad por las Ig que se encuentran recubriendo a un
microorganismo, que a las Ig libres. Una vez que el receptor Fcγ reconoce a Ligando, se inicia el
proceso de fagocitosis.
Las células NK, también poseen
receptores Fc (Subtipo FcγRIII),
que, si bien tienen menor afinidad
que los receptores Fc de los
fagocitos, pueden activarse frente a
los microorganismos recubiertos de
anticuerpos. Este es un ejemplo del
proceso denominado “Citotoxicidad
dependiente
de
anticuerpos”
(ADCC). Otro tipo celular que
desarrollan un tipo especial de
ADCC son los eosinofilos, estos
reaccionan frente a los helmintos
recubiertos de IgE. Los eosinofilos poseen receptores Fc para la IgE denominados FcεRI, que al
interactuar con su ligando, lleva a la liberación de los gránulos intracelulares. Este sistema es de
gran importancia, ya que los helmintos no pueden ser fagocitados, y los eosinofilos contienen en
sus gránulos proteínas que destruyen a estos parásitos.
Activación del complemento. Loa anticuerpos son capaces de e activar al complemento por
la vía clásica (verse mas adelante).
Mecanismos efectores del sistema del complemento
Citolisis mediada por el complemento. El producto final de las reacciones entre las proteínas del
complemento es la formación del MAC (complejo de ataque a membrana). Esta estructura forma
pequeños poros en la membrana, que origina el libre movimiento de agua y solutos entre el
espacio extracelular y el intracelular, conduciendo al microorganismo a una muerte osmótica.
Opsonización y fagocitosis. Durante la cascada de proteolisis de los componentes del
complemento, se generan pequeños péptido con función de opsoninas, capaces de recubrir la
superficie de los microorganismos e inducir su fagocitosis. Las opsoninas mas potentes del
complemento son el fragmento C3b (producido por ambas vías de activación) y C4b (producido
solo por la via alterna). Dichos fragmentos son reconocidos por los “Receptores tipo 1 del
complemento” (CR1), ubicados en la superficie de los fagocitos.
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Estimulación de la respuesta inflamatoria. Otros fragmentos originados por las reacciones
proteolíticas, son inductores de la respuesta inflamatoria aguda, debido a su capacidad de
estimular la activación de los mastocitos y neutrofilos. El fragmento mas potente de todos es el
C5a, este interactúa con su
receptor (el cual pertenece
a la familia de receptores
de siete hélices α) ubicado
en la membrana de estas
células. El fragmento C3a
posee una actividad 20
veces
menor,
y
el
fragmento C4a unas 2500
veces menor aun.
Activación
de
Linfocitos B. El fragmento
C3d interactúa con el
“Receptor
tipo2
del
complemento”
(CR2),
ubicado en las células B, e
induce su activación. Aquí
se demuestra unos de los
mecanismos por el cual la
inmunidad innata estimula
a la inmunidad adquirida,
teniendo en cuenta que el
complemento
también
pertenece a la primera.
3.Citoquinas: El nexo entre la inmunidad innata y la adaptativa
Las Citoquinas son proteínas sintetizadas y secretadas por las células de la inmunidad innata y la
adaptativa y median muchas de las funciones de estas. En este apartado del presente trabajo se
tratara de demostrar como la inmunidad innata estimula a la inmunidad adaptativa a través de
las citoquinas, y esta ultima como las utiliza para mejorar y poder aumentar su actividad. De
esta manera podremos ver a la respuesta inmunitaria como “un todo integrado” y no como dos
sistemas separados.
Iniciaremos describiendo las citoquinas que abundan en la inmunidad innata y como estas
estimulan a la inmunidad adaptativa, luego haremos lo mismo con las citoquinas de la
inmunidad adaptativa y su relación con la primera.
Citoquinas de la inmunidad innata
TNF (factor de necrosis tumoral) e IL-1. Esta citoquina es producida principalmente por los
fagocitos activados, aunque también los linfocitos T y las NK pueden sintetizarlo. El estimulo
para la liberación de TNF por los fagocitos es el LPS (lipopolisacarido bacteriano).
La principal función del TNF consiste en estimular el reclutamiento de leucocitos a la zona de la
infección, esto lo logra de la siguiente manera:
Activa a las células endoteliales para que puedan expresar moléculas de adhesión (este
mecanismo se explica mas adelante), cuyo fin es hacer la superficie celular más
“adhesiva” para los neutrofilos inicialmente y luego para los Linfocitos. (Obsérvese
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aquí como la inmunidad innata ya prepara el endotelio para la posterior respuesta
adaptativa)
Induce a los macrófagos a secretar Linfotaxinas.
Linfotaxinas. Estas son proteínas encargadas de reclutar a los leucocitos hacia el sitio de
inflamación y activa a las células endoteliales, para que expresen en sus membranas moléculas
de adhesión leucocitaria. Las linfotaxinas son producidas por los macrófagos y otros tipos
celulares en respuesta a citoquinas pro-inflamatorias, como el TNF y la IL-1.
IL-12 (interleuquina 12).
Esta citoquina es uno de los
principales y más importantes
nexos entre ambos tipos de
inmunidad. La IL-12 es
sintetizada por los macrófagos
activados
y
las
células
dendríticas, esta actúa sobre
células de la inmunidad
adaptativa tales como, linfocitos
T CD4+ y CD8+, de igual
manera lo hace sobre las NK.
Estos tipos celulares frente a el
estimulo de la IL-12 producen
INFγ, que, como se menciono
es el mas potente activador de
macrófagos. Aquí demostramos
como las células de la
inmunidad innata buscan la
colaboración de las células de la
inmunidad adaptativa para
poder activarse.
Otra función de la IL-12
consiste en aumentar la
capacidad lítica de los CD8+ y
las NK.
IL-10 (interleuquina 10).
La IL-10 es básicamente una
reguladora de la actividad de la IL-12. Sorprendentemente son los macrófagos las células que
producen IL-10, el objetivo es simple, los macrófagos no solo secretan la IL-12 que es la
mediadora de su activación, sino también produce su reguladora, la IL-10.
IL-15 (interleuquina 15). Esta citoquina es producida por los fagocitos en respuesta al LPS,
la principal función de la IL-15 es estimular la proliferación de las NK. Pero también es un factor
de crecimiento y de supervivencia para los Linfocitos T CD8+ de memoria, este rol es
importantes para la inmunidad adaptativa.
Citoquinas de la inmunidad adaptativa
IL-2 (interleuquina 2). Cuando los Linfocitos T CD4+ reconocen a los antígenos, se inicia
una cascada de señalización intracelular que finaliza en la secreción de IL-2 y en la expresión del
receptor para IL-2, es decir. Los CD4+, secretan esta citoquina para estimularse a si mismos. La
IL-2 es un factor de crecimiento para los Linfocitos T, pero además estimula el crecimiento y
mejora la capacidad lítica de las NK, cooperando de esta manera con la inmunidad innata.
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INFγ (interferón gama). En repetidas ocasiones hemos mencionado el papel del INFγ con
los macrófagos, pero ahora mencionaremos otras importantes actividades de esta citoquina. El
INFγ es sintetizado mayoritariamente por los TH1 y las NK, pero en pequeñas cantidades también
por los CD8+.
Aumenta la expresión de
moléculas de clase I y II en las APC
(células presentadoras de antígeno),
inclusive aumenta la síntesis de las
proteínas TAP en estas células
Potencia los efectos del TNF, en
relación a la activación de las
células endoteliales.
Promueve la diferenciación de los
CD4+ inactivos a TH1.
Promueve en los Linfocitos B, el
cambio de isotipo de cadena pesada
a IgG. (este mecanismo se explica
en los capítulos y trabajos referidos
a los Linfocitos B).
En relación con la inmunidad
innata, activa a los neutrofilos y
mejora la capacidad lítica de las NK.
4.Anatomía de la respuesta inmune
Esta sección del presente trabajo tiene de objetivo poder llevar al lector a una mejor comprensión
del tema, ubicando a los mecanismos y sistemas antes expuestos en sus sitios anatómicos
correspondientes y explicar la movilización celular y molecular frente a un agente extraño.
Los microorganismos ingresan al cuerpo generalmente a través de la piel, el tracto respiratorio o
el gastrointestinal. Todos estos tejidos constan de las defensas propias que les confiere la
inmunidad innata, pero, además existe un tipo celular presente en estos, las células dendríticas.
Las células dendríticas son un tipo celular originados en la medula ósea, relacionadas con la
línea de fagocitos mononucleares. La función de estas, es capturar al antígeno extraño y
transportarlo hacia los ganglios linfáticos. El trayecto desde los epitelios hasta los ganglios se
realiza a través de los vasos linfáticos, durante el cual las células dendríticas maduran mejorando
su eficiencia como célula presentadora de antígenos.
El ganglio linfático: estructura y rol en la inmunidad
Los ganglios linfáticos son unos órganos de pequeño tamaño ricos en linfocitos y situado a lo
largo de la cadena linfática. Histológicamente, constan de una cápsula, corteza interna y externa
y medula. A su vez la cápsula se encuentra perforada por los linfáticos aferentes, en su sector
cortical, mientras que en el sector medular recibe a la arteria principal junto con la vena y los
linfáticos eferentes, estos últimos elementos conforman el denominado hilio.
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En la corteza ubicamos unas estructuras que reciben el nombre de “folículos”, los cuales de
acuerdo a su actividad se los denomina, primarios o secundarios (verse más adelante). Estos
folículos se encuentran separados unos de otros por los cordones medulares.
Disposición de las células dentro del ganglio linfático. Los folículos son la “zona B”,
debido a que el tipo celular ubicado ahí son los Linfocitos B. los folículos primarios contienen
básicamente células B maduras pero que no han sido estimuladas, mientras que los folículos
secundarios reciben este nombre, porque en su interior se encuentran ubicados los linfocitos B
que han sido activados y se encuentran diferenciándose y en expansión, esta zona del folículo
recibe el nombre de “centro germinativo”.
Los Linfocitos T se ubican en
los cordones medulares, la
mayoría (el 70%) son linfocitos
CD4+, aquí también se
encuentran
las
células
dendríticas y los CD8+. En
tanto, en la medula es una zona
de transición, en donde se
ubican los macrófagos y los
Linfocitos activados que están
por abandonar al ganglio hacia
la circulación.
Los linfocitos ubicados en los
ganglios
linfáticos
no
permanecen estáticos en estos,
al contrario, se encuentran
migrando
permanentemente.
Este proceso se denomina
“Recirculación y asentamiento
de linfocitos”, y el objetivo
consiste en que los linfocitos no
permanezcan en los ganglios en
donde no hay reacción, si no,
que circulen y busquen a los
ganglios en actividad. De esta
manera se garantiza que estas
células se distribuyan de la
mejor manera posible para
contrarrestar al agente agresor y
que no se “desperdicien” en zonas inactivas.
Proceso de activación linfocitaria. Como mencionamos con anterioridad son las células
dendríticas las encargadas de transportar los antígenos hacia los ganglios linfático, estos en su
gran mayoría son proteínas que fueron fagocitadas y ahora se expresan en la membrana de estas
células a través de las moléculas de clase II del MHC, pero existe un pequeño grupo de antígenos
no proteicos y que no son transportados por las células dendríticas, si no que viajan libres un el
liquido linfático y de esta manera alcanzan a los ganglios.
Las células dendríticas ingresan al ganglio por los vasos linfáticos aferentes, y entran en contacto
de inmediato con la “zona T”. Aquí se produce la activación de los linfocitos T CD4+ y, de los
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escasos CD8+. Las células T CD4+, activadas experimentan el proceso conocido como
“expansión clonal”, en donde aumentan su numero y especificidad para ese antígeno en
particular.
El siguiente paso consiste en la activación de los Linfocitos B. Ahora con la población de
Linfocitos T CD4+ activos, es posible la activación de las células B. una vez que las células T
colaboradoras activan a los Linfocitos B, estos comienzan el mismo proceso que los primeros, la
expansión clonal y diferenciación a células de memoria y células productoras de anticuerpos o
células plasmáticas.
Disposición de las células activadas en el ganglio linfático y otros tejidos. Cuando las
células T CD4+ son activadas, y luego de que hayan activado a los Linfocitos B, existen varios
posibles destinos. (Ver imagen al final del texto)
Las cuales se hayan diferenciado a células efectoras, migran del ganglio hacia las zonas de
infección. Este migración celular es posible, debido a que los CD4+ efectores, expresan
moléculas de adhesión en sus membranas (LFA-1, VLA-4, ligandos de E y P-selectinas, etc.),
las cuales les permiten interactuar con las células endoteliales del sitio de infección, que a su
vez expresan los receptores y ligandos para estas nuevas proteínas de membrana de los T
colaboradores. Este mecanismo garantiza que los T helper, lleguen a destino y no a otro sector
anatómico, ya que solo podrán interactuar con las células endoteliales que expresen este tipo de
receptores y ligandos.
Molécula del CD4+ activado
Ligandos en la célula endotelial Función
Ligando de selectina-P y E
Selectina P y Selectina E
Adhesión inicial debil
LFA-1 y VLA-4
ICAM-1 o VCAM-1
Adhesión estable
Las células T CD4+, que se hayan diferenciado a células de memoria pueden permanecer en el
ganglio linfático, migrar hacia los epitelios y residir en estos como Linfocitos T intraepiteliales
o migrar hacia los MALT (tejido linfoide asociado a mucosas).
Por otra parte, los Linfocitos B que se hayan diferenciado a células productoras de anticuerpos,
permanecen en el ganglio linfático, desde donde comienzan a secretar las Ig, y son estas las que
entran en la circulación. Otro destino posible de las células plasmáticas es la medula ósea.
En tanto las células B que se diferenciaron a células de memoria pueden tomar los mismos
destinos que los T de memoria.
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5.Bibliografía
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